Un equipo de ingenieros ha demostrado con éxito cómo se puede extraer agua y oxígeno procesando el suelo lunar para sustentar las futuras bases lunares. Un demostrador de laboratorio, desarrollado por un consorcio del Politécnico de Milán, la Agencia Espacial Europea, la Agencia Espacial Italiana y el Grupo OHB, se presenta esta semana en el Congreso Científico Europlanet (EPSC) 2021.
La configuración utiliza un proceso de dos pasos, bien conocido en química industrial para aplicaciones terrestres, que ha sido personalizado para trabajar con una mezcla de minerales que imita el suelo lunar. Alrededor del 50% del suelo lunar en todas las regiones del satélite está formado por óxidos de silicio o hierro, y estos a su vez son alrededor del 26% de oxígeno. Esto significa que un sistema que extrae oxígeno del suelo de manera eficiente podría operar en cualquier lugar de aterrizaje o instalación en la Luna.
La plataforma es escalable y puede operar en un circuito cerrado casi completamente autosostenido, sin la necesidad de intervención humana y sin atascarse, algo esencial en futuras bases lunares
En la configuración experimental, el suelo lunar simulado se vaporiza en presencia de hidrógeno y metano y luego se «lava» con gas hidrógeno. Calentados por un horno a temperaturas de alrededor de 1.000ºC, los minerales pasan directamente de un sólido a un gas, perdiendo una fase fundida, lo que reduce la complejidad de la tecnología necesaria. Los gases producidos y el metano residual se envían a un convertidor catalítico y un condensador que separa el agua. Luego, el oxígeno se puede extraer mediante electrólisis. Los subproductos de metano e hidrógeno se reciclan en el sistema.
«Nuestros experimentos muestran que la plataforma es escalable y puede operar en un circuito cerrado casi completamente autosostenido, sin la necesidad de intervención humana y sin atascarse«, asegura la profesora Michèle Lavagna, del Politecnico Milano, quien dirigió los experimentos.
El proceso consigue además sílice y metales, que pueden utilizarse para la exploración del satélite
Para comprender con precisión el proceso y preparar la tecnología necesaria para una prueba de vuelo, se han llevado a cabo experimentos para optimizar la temperatura del horno, la duración y frecuencia de las fases de lavado, la relación de las mezclas de gases y la masa de los lotes de simulación de suelo. Los resultados muestran que el rendimiento se maximiza procesando el suelo lunar simulado en pequeños lotes, a las temperaturas más altas posibles y utilizando largas fases de lavado.
El subproducto sólido es rico en sílice y metales que pueden someterse a un procesamiento adicional para conseguir otros recursos útiles para la exploración in situ de la Luna.
«La capacidad de tener instalaciones eficientes de producción de agua y oxígeno en el sitio es fundamental para la exploración humana y para ejecutar ciencia de alta calidad directamente en la Luna«, agrega Lavagna. «Estos experimentos de laboratorio han profundizado nuestra comprensión de cada paso del proceso. No es el final de la historia, pero es un muy buen punto de partida«.
Fuente: Europlanet Science Congress 2021.
